栽培措施對水稻氮素吸收利用及稻田尾水氮磷含量的影響

丁周宇，張娜，舒小偉，楊英，王樹深，伏桐，趙士茹，王子涵，周娟，姚友禮，季美娣*，董桂春*

（1.揚州大學江蘇省作物遺傳生理重點實驗室培育點/江蘇省糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心/教育部植物功能基因組重點實驗室，江蘇 揚州 225009；2.常州市農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)推廣中心，江蘇 常州 213001）

水稻占我國糧食總產(chǎn)量的1/3 以上[1]，為我國糧食安全提供重要保障。隨著人增地減的矛盾日益突出[2-3]，提高作物單產(chǎn)成為解決矛盾的主要方法。為了挖掘、提高水稻的產(chǎn)量潛力，許多學者對水稻養(yǎng)分吸收規(guī)律及配套的栽培措施進行了持久深入的研究[4]，形成了一系列的施肥理論與技術(shù)體系。其中，提高水稻對氮素的利用水平是維持與促進水稻生長和提高水稻產(chǎn)量最直接有效的方法之一。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中，為了獲得高產(chǎn)，常長期大量投入氮肥，導致氮肥利用率僅有30%～40%[5]。此外，肥料中一些養(yǎng)分元素隨尾水排出稻田進入周圍水體及江河湖泊，加大了水體富營養(yǎng)化的風險。有研究表明，我國河流湖泊的氮、磷養(yǎng)分負荷有一半以上來自農(nóng)業(yè)[6-8]，農(nóng)業(yè)面源污染[9-11]日益嚴重，亟需研究與解決。研究發(fā)現(xiàn)，適量的秸稈還田可提高氮素利用率，施用緩/控釋肥也可有效提高氮素利用率[12-13]，但將兩者相結(jié)合的研究還較少。有學者研究了秸稈還田、肥料運籌、水分管理等措施在稻麥輪作模式中對稻田尾水養(yǎng)分含量的影響，通過對不同生產(chǎn)技術(shù)結(jié)合的研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田和翻耕可以降低尾水中的養(yǎng)分含量，氮肥偏生產(chǎn)力較低[14-18]。在秸稈還田的同時采用減肥處理，水稻產(chǎn)量與常規(guī)生產(chǎn)技術(shù)無顯著差異，尾水中養(yǎng)分含量顯著降低。但目前關(guān)于耕作方式、秸稈還田、肥料種類等互作措施對水稻養(yǎng)分吸收利用及稻田尾水養(yǎng)分的影響關(guān)注較少。為此，本研究于2020—2021 年在江蘇省揚州大學和常州市奔牛稻麥原種場開展研究，為明確不同栽培措施對水稻氮素吸收利用及稻田尾水氮、磷濃度的影響，為綠色、高效、生態(tài)水稻生產(chǎn)方式的制定提供數(shù)據(jù)支持與理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

本研究選擇在江蘇省揚州市與常州市開展大田試驗，兩地生態(tài)條件和生產(chǎn)條件相似。揚州市的試驗于2020 年在揚州大學試驗田（32°39'N，119°42'E）進行，供試土壤為黃土母質(zhì)的淹育型水稻土，0～20 cm耕層土壤含全氮1.54 g·kg-1、堿解氮103.74 mg·kg-1、速效磷23.73 mg·kg-1、速效鉀92.52 mg·kg-1、有機質(zhì)22.41 g·kg-1；常州市的試驗于2021 年在奔牛稻麥原種場（31°91'N，119°79'E）進行，供試土壤為黃土狀湖積母質(zhì)的潴育型水稻土，0～20 cm 土壤含全氮1.89 g·kg-1、堿解氮65.30 mg·kg-1、速效磷23.30 mg·kg-1、速效鉀94.00 mg·kg-1、有機質(zhì)35.80 g·kg-1。

1.2 試驗設計

1.2.1 試驗1：秸稈還田與肥料品種互作試驗

2020 年在揚州進行試驗，供試材料為遲熟中粳水稻南粳9108。裂區(qū)設計，主區(qū)為秸稈還田方式，副區(qū)為肥料類型。秸稈還田方式設全量麥秸稈還田（Sr）和不還田（Nr）兩個水平，肥料類型設山東茂施緩釋肥（Sf）、常州中東綠聚能長效肥（Lf）、速效肥（Ff）3個水平，并設兩個對應不施肥（No）處理，合計8 個處理，即SSS、SSL、SSF、SSN、NSS、NSL、NSF、NSN（中間的S 表示淺旋處理）。緩釋肥采用樹脂包膜尿素，該肥料含氮率為43.5%，100 d 的釋放周期；長效肥采用硫包膜尿素，含氮率為41.0%；速效肥采用常規(guī)尿素，含氮率為46.7%。施純氮270 kg·hm-2，氮、磷、鉀施用比例為1∶0.35∶0.35，磷、鉀肥一次性基施。緩釋肥和長效肥一次性基施，速效肥為基肥∶分蘗肥∶穗肥=3.5∶3.0∶3.5。每個處理3 次重復，每個重復采用土埂加塑料隔板方式隔離，以防止水分和肥料相互串漏。采用塑盤育秧，人工模擬機插，株距11 cm、行距30 cm，密度為3.03×105株·hm-2。

1.2.2 試驗2：秸稈還田與耕作方式互作試驗

2021 年在常州進行試驗，供試材料為早熟晚粳水稻金武軟玉，大田試驗，塑盤育秧，機械栽插，株距13.3 cm、行距30 cm，密度為2.51×105株·hm-2。設秸稈還田+深耕（SD）、秸稈還田+淺旋（SS）、秸稈不還田+深耕（ND）、秸稈不還田+淺旋（NS）4 個處理，每個處理種植面積為667 m2。秸稈還田為全量麥秸稈還田。肥料均為常規(guī)速效肥（即各處理表示為SDF、SSF、NDF、NSF），施純氮240 kg·hm-2，氮、磷、鉀施用比例為1∶0.35∶0.35，磷、鉀肥一次性基施。氮肥為基肥∶分蘗肥∶穗肥=3.5∶3.0∶3.5。

1.2.3 試驗3：耕作方式與肥料品種互作試驗

試驗時間、地點、供試材料同試驗2，防滲漏小區(qū)，塑盤育秧，人工模擬機插，株距13.3 cm、行距30 cm，密度為2.51×105株·hm-2。前茬作物為小麥。設秸稈淺旋+速效肥（SSF）、秸稈深耕+速效肥（SDF）、秸稈深耕+緩釋肥（SDS）、對照（CK）共4 個處理，每個處理33 m2。施肥區(qū)施純氮240 kg·hm-2，氮、磷、鉀施用比例為1∶0.35∶0.35，磷、鉀肥一次性基施。速效氮肥均用尿素，含氮量46.7%，緩釋肥采用與揚州試驗中一致的山東茂施緩釋肥，基肥一次性施用。

1.3 測定指標與方法

在稻田排水口設置防滲漏水泥蓄水池進行尾水收集，于分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期肥后7 d取水樣，取樣時用500 mL 塑料瓶在各小區(qū)蓄水池采集3 瓶水體樣品，隨即帶回實驗室采用哈希DR6000 紫外-可見光分光光度計進行測定。在各小區(qū)取水稻栽前及主要生育期0～20 cm 深的土樣，將樣品風干、研磨、過篩，采用蘇州科銘生物公司試劑盒測定土壤全氮、全磷、速效氮和速效磷含量。在栽后20 d 進行莖蘗動態(tài)調(diào)查，各小區(qū)選定10 穴水稻調(diào)查莖蘗數(shù)，每7 d 記錄1次，直至莖蘗數(shù)下降為止。在拔節(jié)期、抽穗期和成熟期分別選取代表性植株4 穴，將植株分為葉片、莖鞘、稻穗等部位，105 ℃殺青30 min后80 ℃烘至質(zhì)量恒定（約72 h），測定干質(zhì)量后將葉片、莖鞘、稻穗樣品粉碎，用FOSS-8400凱氏定氮儀測定各器官含氮率。在成熟期各小區(qū)內(nèi)取代表性植株10穴，測定產(chǎn)量及其構(gòu)成因素。試驗1只分析對產(chǎn)量、氮素吸收利用及稻田尾水中氮、磷含量的影響；試驗2、試驗3分析所有測定項目。

氮素吸收量（kg·hm-2）為某時期地上部干物質(zhì)量與含氮率的乘積；氮素籽粒生產(chǎn)效率（kg·kg-1）為水稻籽粒產(chǎn)量與成熟期植株吸氮量的比值；氮素收獲指數(shù)（%）為成熟期穗部氮積累量與成熟期植株吸氮量的比值；氮肥偏生產(chǎn)力為稻谷產(chǎn)量與施氮量的比值；氮肥利用率（%）為施氮區(qū)吸氮量和空白區(qū)吸氮量的差值與施氮量的比值[16-17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

本試驗所有數(shù)據(jù)均以Excel 2019 進行處理，以SPSS 5.0 進行統(tǒng)計分析，以Origin 2021 繪圖。各處理的比較均采用最小顯著差法（LSD），差異顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 栽培措施對水稻莖蘗動態(tài)的影響

各處理的莖蘗動態(tài)均表現(xiàn)為先增加后下降的趨勢，且均在栽后34 d達到高峰（圖1）。從試驗2來看，秸稈還田處理在栽后34 d 的莖蘗數(shù)均低于不還田處理，栽后41 d 時高于不還田處理，深耕處理的各調(diào)查日期的莖蘗數(shù)比淺旋平均低4.11%。從試驗3 來看，深耕處理的莖蘗數(shù)比淺旋處理低2.64%，速效肥處理的莖蘗數(shù)比緩釋肥處理高3.43%。

圖1 栽培措施對水稻莖蘗動態(tài)的影響Figure 1 Effects of cultivation practices on stem tiller dynamics of rice

2.2 栽培措施對水稻成穗率的影響

如圖2 所示，試驗2 中秸稈還田處理的成穗率要顯著高于秸稈不還田處理，平均提高6.11%，深耕處理的成穗率比淺旋處理平均低0.90%；試驗3 中深耕處理的成穗率比淺旋處理低0.03%，速效肥處理的成穗率比緩釋肥處理高3.04%。

圖2 栽培措施對水稻成穗率的影響Figure 2 Effects of cultivation measures on rice spike rate

2.3 栽培措施對水稻物質(zhì)生產(chǎn)與分配的影響

由表1可知，試驗2中秸稈還田處理的拔節(jié)期、抽穗期干物質(zhì)質(zhì)量和經(jīng)濟系數(shù)均高于秸稈不還田處理，分別平均高6.88%、2.77%和3.81%，成熟期干物質(zhì)質(zhì)量較秸稈不還田處理顯著增加2.29%；表1 中深耕處理下的這4 個指標均顯著高于淺旋處理，分別平均高10.38%、9.35%、2.16%、7.77%。試驗3 中深耕處理的拔節(jié)期、抽穗期干物質(zhì)質(zhì)量比淺旋處理分別高14.63%、6.54%，成熟期干物質(zhì)質(zhì)量和經(jīng)濟系數(shù)較淺旋處理均顯著增加6.00%和10.00%；速效肥處理下拔節(jié)期、抽穗期干物質(zhì)質(zhì)量比緩釋肥處理分別高1.29%、3.16%，成熟期干物質(zhì)質(zhì)量比緩釋肥處理低0.65%，速效肥處理的經(jīng)濟系數(shù)較緩釋肥處理顯著增加10.00%。結(jié)果表明，秸稈還田和深耕處理在各時期均能提高水稻干物質(zhì)生產(chǎn)量。

表1 栽培措施對水稻物質(zhì)生產(chǎn)與分配的影響Table 1 Effects of cultivation practices on material production and distribution of rice

2.4 栽培措施對水稻產(chǎn)量的影響

由圖3 可知，試驗1 中秸稈還田處理的產(chǎn)量較秸稈不還田處理平均顯著提高5.49%，速效肥處理的產(chǎn)量均顯著高于長效肥和緩釋肥，分別平均高10.68%和15.03%，試驗1 以秸稈還田速效肥處理產(chǎn)量最高，較其他處理平均增高13.99%。試驗2 中秸稈還田處理的產(chǎn)量較秸稈不還田平均顯著提高5.64%，深耕處理的產(chǎn)量比淺旋處理平均顯著提高8.75%，試驗2 以還田深耕處理的產(chǎn)量最高，較其他處理平均增高10.94%。試驗3 中深耕處理的產(chǎn)量比淺旋處理顯著增高10.79%，速效肥處理的產(chǎn)量比緩釋肥處理顯著增高12.31%，試驗3 以深耕速效處理的產(chǎn)量最高，較其他處理平均增高11.55%。結(jié)果表明，秸稈還田、深耕和速效肥處理均能顯著增加產(chǎn)量。

圖3 栽培措施對水稻產(chǎn)量的影響Figure 3 Effects of cultivation practices on rice yield

2.5 栽培措施對水稻氮素吸收利用的影響

由表2 可知，秸稈還田處理可以使描述養(yǎng)分利用的幾個主要指標呈上升趨勢，深耕處理相較于淺旋處理可以提高水稻對氮素的吸收利用，緩釋肥處理在吸氮量和氮肥利用率上起到了促進作用。試驗1 中秸稈還田處理的吸氮量、氮素籽粒生產(chǎn)效率、氮素收獲指數(shù)、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥利用率均高于秸稈不還田處理，平均分別高4.93%、0.44%、0.89%、5.26% 和4.33%；緩釋肥處理的吸氮量和氮肥利用率均高于長效肥處理和速效肥處理，吸氮量平均分別高9.63%和1.07%，氮肥利用率平均分別高20.45%和2.09%；速效肥處理的氮素籽粒生產(chǎn)效率、氮素收獲指數(shù)、氮肥偏生產(chǎn)力均高于長效肥和緩釋肥，分別平均高2.05%和16.32%、2.55%和4.37%、10.70%和15.10%。

表2 栽培措施對水稻氮素吸收利用的影響Table 2 Effects of cultivation practices on nitrogen uptake and utilization in rice at maturity

試驗2 中秸稈還田處理的吸氮量、氮素籽粒生產(chǎn)效率、氮素收獲指數(shù)、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥相對利用率均高于秸稈不還田處理，平均分別高1.66%、3.88%、0.51%、5.65%和5.59%；深耕處理的吸氮量、氮素籽粒生產(chǎn)效率和氮肥偏生產(chǎn)力均高于淺旋處理，平均分別高4.20%、4.36%和8.73%，深耕處理的氮素收獲指數(shù)比淺旋處理平均低2.50%。

試驗3 中深耕處理的吸氮量、氮素籽粒生產(chǎn)效率、氮素收獲指數(shù)、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥利用率均高于淺旋處理，分別高2.33%、8.29%、1.15%、10.78%、1.52%；速效肥處理的吸氮量、氮肥利用率均低于緩釋肥處理，分別低2.92%、5.31%，但氮素籽粒生產(chǎn)效率、氮素收獲指數(shù)、氮肥偏生產(chǎn)力均顯著高于緩釋肥處理，分別高15.67%、5.02%、12.33%。

2.6 栽培措施對水稻不同生育時期土壤養(yǎng)分的影響

由表3 可知，試驗2 中秸稈還田處理的土壤全氮含量，在分蘗期比秸稈不還田處理平均顯著降低1.28%，在拔節(jié)期和成熟期平均顯著提高1.04%和3.33%；深耕處理的土壤全氮含量均低于淺旋處理；秸稈還田和耕作方式處理對土壤中全磷含量無顯著影響。試驗3 中深耕處理的土壤全氮含量均低于淺旋處理；緩釋肥處理的土壤全氮含量，在分蘗期和拔節(jié)期比速效肥處理顯著降低1.55%和3.08%，在抽穗期和成熟期顯著提高5.78%和5.88%；耕作方式和肥料處理對土壤中總磷含量無顯著影響。秸稈還田處理在分蘗期顯著降低土壤全氮含量，隨著生育期的進行，成熟期土壤全氮含量顯著高于秸稈不還田處理，深耕處理的土壤中全氮含量都低于淺旋處理，緩釋肥處理的土壤內(nèi)全氮含量相較于速效肥處理出現(xiàn)先低后高的現(xiàn)象。

表3 栽培措施對水稻不同生育時期土壤全氮、全磷的影響Table 3 Effects of cultivation practices on soil total N and total P

由表4 可知，試驗2 中秸稈還田處理的土壤速效氮含量，在分蘗期比秸稈不還田處理平均顯著降低4.08%，在抽穗期、拔節(jié)期和成熟期平均顯著提高8.69%、2.57%和10.54%；深耕處理的土壤速效氮含量比淺旋處理各時期分別平均顯著降低1.37%、2.38%、3.26%、4.25%；秸稈還田和耕作方式處理對土壤中速效磷含量無顯著影響。試驗3 中深耕處理的土壤速效氮含量比淺旋處理各期分別顯著降低1.27%、2.74%、3.82%、2.23%；緩釋肥處理的土壤速效氮含量，在分蘗期和拔節(jié)期比速效肥處理顯著降低3.73%和8.51%，在成熟期顯著提高2.30%；耕作方式和肥料處理對土壤中速效磷含量無顯著影響。各處理對土壤速效氮和速效磷含量的影響趨勢與對全氮和全磷的影響趨勢相似。

表4 栽培措施對土壤速效氮、速效磷的影響Table 4 Effects of cultivation measures on soil available N and available P

2.7 栽培措施對水稻主要生育時期稻田尾水總氮、總磷的影響

由表5 可知，試驗1 中秸稈還田處理尾水的總氮含量，在分蘗期比秸稈不還田處理平均顯著降低5.70%，在拔節(jié)期和抽穗期比秸稈不還田處理平均顯著提高5.96%和6.46%；與秸稈不還田處理相比，秸稈還田處理的尾水中總磷含量，在分蘗期平均顯著降低9.69%，在拔節(jié)期平均顯著提高16.14%，在抽穗期平均提高18.38%。緩釋肥處理尾水中總氮含量，在分蘗期和拔節(jié)期比速效肥處理平均顯著降低11.34%和2.84%，比長效肥處理平均降低13.03%和4.36%，在抽穗期比速效肥處理平均顯著降低4.77%，比長效肥處理平均顯著提高9.03%；緩釋肥處理的尾水中總磷含量，在分蘗期比速效肥和長效肥處理平均顯著降低1.79%和1.31%，在拔節(jié)期比速效肥處理平均低2.58%，比長效肥處理平均高0.38%，在抽穗期比速效肥處理平均顯著高17.57%，比長效肥處理平均高11.54%。

表5 栽培措施對水稻主要生育時期稻田尾水總氮、總磷的影響Table 5 Effects of cultivation measures on total N and total P in the tailwater of paddy fields

試驗2 中秸稈還田處理的尾水中總氮含量，在分蘗期比秸稈不還田處理平均顯著降低6.94%，在拔節(jié)期平均顯著提高7.33%，在抽穗期平均高2.54%；與秸稈不還田處理相比，秸稈還田處理的尾水中總磷含量，在分蘗期平均顯著降低12.58%，在拔節(jié)期平均顯著提高30.10%，在抽穗期平均高36.21%。深耕處理的尾水中總氮含量均顯著低于淺旋處理，各期分別平均低2.98%、2.46%、6.81%，總磷含量在分蘗期比淺旋處理平均顯著降低8.23%，在拔節(jié)和抽穗期分別平均低14.84%、30.86%。

試驗3 中深耕處理的尾水中總氮含量比淺旋處理各期分別顯著降低3.84%、6.34%、4.63%，總磷含量在分蘗期和拔節(jié)期比淺旋處理顯著降低9.92%和16.34%，在抽穗期低17.31%，緩釋肥處理的尾水中總氮含量在分蘗期和拔節(jié)期比速效肥處理顯著降低3.45%和2.26%，在抽穗期顯著高2.43%，總磷含量在分蘗期和拔節(jié)期分別降低2.12%和2.34%，在抽穗期提高2.33%。

3個試驗相結(jié)合比較發(fā)現(xiàn)秸稈還田處理的尾水中氮、磷含量在前期低于不還田處理，從拔節(jié)期開始高于秸稈不還田處理，深耕處理在各時期均能降低尾水中的氮、磷含量，緩釋肥處理的尾水氮、磷含量呈現(xiàn)出前期低于速效肥處理，從抽穗期開始高于速效肥處理。

3 討論

3.1 栽培措施對水稻生長發(fā)育的影響

前人研究認為，秸稈還田處理的水稻從分蘗發(fā)生階段至高峰苗期的莖蘗數(shù)一直都低于不還田處理[19-22]，而徐國偉等[23]研究發(fā)現(xiàn)秸稈還田后莖蘗發(fā)生數(shù)在穗分化前都低于不還田處理。從兩個研究結(jié)果來看，在拔節(jié)期（高峰苗期）或穗分化前秸稈還田處理的莖蘗數(shù)均小于不還田處理，但從何時開始超越并不清楚。本研究表明，從栽后發(fā)生分蘗開始到高峰苗期，秸稈還田處理的水稻莖蘗數(shù)一直低于不還田處理，但之后由于秸稈分解釋放了一些養(yǎng)分，分蘗的下降速度變慢，使栽后41 d左右時莖蘗數(shù)反而略高于不還田處理，從而實現(xiàn)了成穗率的提高，分析原因可能與麥秸稈腐解養(yǎng)分釋放特點有關(guān)。由于麥秸稈中的C/N 較高，一般不能被水稻直接利用，需要經(jīng)過腐解釋放出養(yǎng)分后，才能被水稻植株吸收利用。但秸稈在腐解的過程中，需要從土壤中吸收一定的氮素[24]，從而造成了短期內(nèi)土壤肥力的短缺，影響了水稻前期的生長發(fā)育和分蘗的發(fā)生，高峰苗有降低的趨勢，但隨著中、后期養(yǎng)分的釋放，在適量施肥的情況下，秸稈還田對水稻生長具有一定的促進作用，即增加了分蘗數(shù)和高峰苗數(shù)，提高了成穗率。

前人研究表明，加深耕作層有利于水稻分蘗的發(fā)生和成穗率的提高[25]，而本研究表明深耕處理的莖蘗數(shù)和成穗率都要低于淺旋處理。在深耕處理下，稻田20 cm下的土壤翻到上層，稀釋了表層的養(yǎng)分，使土壤表層養(yǎng)分含量小于淺旋處理[26]，水稻分蘗發(fā)生及成穗率與分蘗期的養(yǎng)分釋放量緊密相關(guān)，分蘗發(fā)生的數(shù)量與養(yǎng)分釋放量呈顯著正相關(guān)關(guān)系[27]。因此，淺旋處理有利于分蘗期水稻吸收較多的養(yǎng)分，從而促進分蘗的發(fā)生，增加莖蘗數(shù)和高峰苗數(shù)。而緩釋肥在分蘗前期釋放慢，后期不斷釋放，促進分蘗前期分蘗的發(fā)生，后期分蘗特別是無效分蘗大量增加，從而影響了水稻壯稈大穗，降低了成穗率，因此，一些生產(chǎn)者和研究者在使用緩釋肥時，為了彌補其不足，于分蘗期適當配施少量的速效氮肥，以有效提高分蘗的數(shù)量。本研究結(jié)果也表明，緩釋肥處理的莖蘗數(shù)和成穗率均低于對應的速效肥處理。

水稻干物質(zhì)積累量與稻田中土壤有效養(yǎng)分含量有著密切的關(guān)系[28-30]，秸稈還田下的水稻生長表現(xiàn)為前期生長緩慢，后期生長速率加快，地上部干物質(zhì)積累量增加[31-34]。本研究表明，秸稈還田處理的水稻從拔節(jié)期開始，一直到抽穗期和成熟期干物質(zhì)積累量都高于不還田處理。干物質(zhì)積累量受水稻對養(yǎng)分的吸收量影響較大[35]，深耕處理提高了深層土壤的養(yǎng)分含量，在水稻生長過程中，隨著根系的伸長，深耕處理比淺旋處理能在土壤中吸收到更多深層的氮素養(yǎng)分[36]。本研究表明，深耕處理的干物質(zhì)積累量在拔節(jié)期、抽穗期和成熟期都顯著高于淺旋處理。緩釋肥處理在水稻營養(yǎng)生長過程中提供的養(yǎng)分滿足了水稻各器官生長的需求，在生育中后期，氮素積累量更多，使干物質(zhì)積累量顯著提高[37]。本研究中的緩釋肥處理在拔節(jié)期、抽穗期形成的干物質(zhì)量低于速效肥處理，一直到成熟期才高于速效肥處理，而李世發(fā)等[38]研究發(fā)現(xiàn)施用緩釋肥處理的水稻干物質(zhì)量在穗分化期和減數(shù)分裂期顯著高于速效肥處理，到抽穗期和收獲期干物質(zhì)積累量無明顯差異。這可能與應用的緩釋肥不同有關(guān)，從李世發(fā)等[38]的研究結(jié)果來看，其應該是采用釋放周期中等的緩釋肥產(chǎn)品（文中無法查及），從而在分蘗期到減數(shù)分裂期釋放大量氮素養(yǎng)分，導致其穗分化時期水稻干物質(zhì)積累量顯著高于常規(guī)肥處理，而在分蘗期、抽穗期和成熟期無明顯差異。而本試驗采用的緩釋肥產(chǎn)品釋放周期長達100 d，這導致了后期養(yǎng)分釋放量大于前期釋放量，所以緩釋肥處理的拔節(jié)期和抽穗期干物質(zhì)積累量低于速效肥處理，在成熟期高于速效肥處理，但從整個周期來看，肥效釋放較為平緩，所以干物質(zhì)積累量處理間無顯著差異。兩個試驗肥料釋放特點的不同，造成了水稻前后期干物質(zhì)積累量的趨勢不一致的現(xiàn)象。

3.2 栽培措施對水稻產(chǎn)量形成的影響

秸稈還田可以增加土壤養(yǎng)分含量，改善有機質(zhì)組分品質(zhì)，提高水稻產(chǎn)量[39]。本研究表明，秸稈還田使水稻的產(chǎn)量平均增加5.26%；適當加深耕層是改善土壤環(huán)境、提高土壤肥力、實現(xiàn)水稻增產(chǎn)的有效手段。本研究表明，雖然深耕處理的穗粒數(shù)略少于淺旋處理，但顯著促進了結(jié)實率和千粒質(zhì)量的提高，從而促進了產(chǎn)量的增加，平均增加9.75%；有研究認為，緩釋肥由于肥效期長，養(yǎng)分釋放速率與作物需肥規(guī)律基本吻合，可以實現(xiàn)作物整個生育期內(nèi)對養(yǎng)分的需求，具有穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)作用[40-42]，但張金萍等[43]的研究表明，一次基施緩釋肥，水稻產(chǎn)量僅能保住持平的狀態(tài)，并沒有出現(xiàn)增產(chǎn)的現(xiàn)象。本研究表明，在等量施用條件下，速效肥處理產(chǎn)量最高，顯著高于緩釋肥和長效肥處理，平均增產(chǎn)10.10%～15.20%，這可能與本試驗施用的緩釋肥品種有關(guān)，該產(chǎn)品肥料釋放較為平緩，釋放周期較長，前期釋放的肥料量滿足不了同期分蘗大量發(fā)生的需求，導致莖蘗數(shù)低于速效肥，從而影響了最后的產(chǎn)量，而長效肥在水稻前期養(yǎng)分釋放量較大，后期養(yǎng)分釋放較少，從而也影響了產(chǎn)量。

3.3 栽培措施對水稻氮素吸收利用的影響

秸稈還田配施氮肥可以增加土壤含氮量，提高土壤礦質(zhì)氮的生物有效性，從而增加水稻對氮素的吸收。本研究表明，秸稈還田處理的吸氮量、氮素籽粒生產(chǎn)效率、氮素收獲指數(shù)、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥利用率均高于秸稈不還田處理，試驗1 的增幅為0.44%～5.26%，試驗2 的增幅為0.51%～5.65%。深耕處理可以擴大根系生長范圍，有效養(yǎng)分含量較高，有利于根系吸收深層土壤養(yǎng)分，促進水稻養(yǎng)分的積累，從而獲得較高的氮素利用率。本研究表明，深耕處理的吸氮量、氮素籽粒生產(chǎn)效率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥利用率都要高于淺旋處理，表現(xiàn)出氮素吸收和氮素利用的主要指標同時提高的趨勢。緩釋肥對水稻的氮肥利用率有較明顯的促進作用[44]，在干濕交替灌溉條件下，緩釋肥能保持氮素的高效釋放，有利于高產(chǎn)群體的形成，從而提高稻株氮素積累量[45]。本研究表明，緩釋肥處理的水稻植株吸氮量和氮肥利用率要高于速效肥處理。

3.4 栽培措施對不同生育時期土壤養(yǎng)分的影響

秸稈還田可以提高了土壤全氮、堿解氮、全磷和速效磷含量[39]。楊敏芳等[46]也發(fā)現(xiàn)，無論是翻耕還是旋耕，秸稈還田均不同程度提高了土壤養(yǎng)分含量。本研究表明，秸稈還田處理的水稻土壤全氮和堿解氮的含量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，由于秸稈前期腐解需要吸收氮素，導致秸稈還田處理的水稻分蘗期土壤全氮和堿解氮含量顯著低于秸稈不還田處理，但隨著秸稈中的養(yǎng)分不斷釋放，拔節(jié)期、抽穗期和成熟期土壤全氮和堿解氮含量均高于秸稈不還田處理。但秸稈還田處理的水稻全磷和速效磷含量與不還田處理相比無明顯變化。深耕處理將土壤表層的養(yǎng)分物質(zhì)轉(zhuǎn)移到深層土壤中，使其土壤上層中氮素含量低于淺旋處理，同時深耕處理過后疏松的土壤使水稻根系可以充分吸收土壤表層養(yǎng)分，導致表層養(yǎng)分含量下降。本研究表明，深耕處理的水稻土壤全氮、堿解氮含量都低于淺旋處理，但深耕處理對土壤全磷和速效磷含量無顯著影響。緩釋肥養(yǎng)分釋放具有緩慢、長期的規(guī)律，即前期釋放養(yǎng)分較少，中后期較多，相對應的土壤中氮素含量也是前期低、中后期高。本研究發(fā)現(xiàn)，從分蘗期到拔節(jié)期，緩釋肥處理的土壤中全氮、速效氮含量低于速效肥處理，進入拔節(jié)后開始提高，至抽穗、成熟期一直高于速效肥處理，但緩釋肥處理對土壤中全磷和速效磷也無顯著影響。

3.5 栽培措施對不同生育時期稻田尾水氮、磷含量的影響

秸稈還田能夠有效減少農(nóng)田尾水中氮素的流失量[2，47-48]，在水稻生育前期，分解還田秸稈的微生物需要消耗大量的養(yǎng)分，加上秸稈本身對稻田中的小顆粒氮、磷具有一定的吸附作用，從而降低了稻田尾水中的氮、磷含量。隨著水稻生育進程推進，秸稈腐解逐漸完成，養(yǎng)分逐漸釋放，導致其尾水中氮、磷含量增加[49]。本研究表明，在分蘗期，秸稈還田處理的尾水中氮、磷含量低于不還田處理，從拔節(jié)后開始高于不還田處理。從耕作方式來看，淺旋處理使得土壤養(yǎng)分留在土壤表層，提高了尾水中的氮、磷含量，而深耕與旋耕能有效降低尾水中的氮素含量[50]。本研究表明，在分蘗期、拔節(jié)期和抽穗期深耕處理的尾水中氮、磷含量都低于淺旋處理，這也說明了耕作層越深，在一定程度上越有益于土壤的固肥作用。從肥料品種來看，緩釋肥處理的稻田尾水中的養(yǎng)分含量與其緩慢釋放的特點有較強的聯(lián)系。本研究表明，由于緩釋肥前期釋放較緩慢，中后期的釋放較多較快，使得分蘗期、拔節(jié)期緩釋肥處理稻田尾水中氮、磷含量低于速效肥處理，但在抽穗期卻高于速效肥處理。根據(jù)國家地表水環(huán)境質(zhì)量基本項目標準，Ⅴ類水標準中總氮≤2.0 mg·L-1、總磷≤0.4 mg·L-1，本研究試驗3 中深耕速效處理的總氮含量在抽穗期接近該標準，試驗2 中的還田深耕速效、不還田淺旋速效和不還田深耕速效處理中的總磷含量在抽穗期達到了Ⅴ類水總磷含量的要求。

4 結(jié)論

秸稈還田、深耕和施用速效肥能夠提高產(chǎn)量，秸稈不還田、深耕和施用緩釋肥能夠降低稻田尾水中氮、磷含量。采用秸稈還田+深耕+速效肥的方式可以挖掘水稻的產(chǎn)量潛力，采用秸稈不還田+深耕+緩釋肥的方式可以實現(xiàn)綠色、高效、生態(tài)的水稻生產(chǎn)目的。水稻根系性狀及栽插密度等是影響?zhàn)B分吸收利用、稻田尾水氮磷含量的重要因素，如何在本研究的基礎上，將它們與秸稈還田、耕作方式、肥料類型等因素有機連接起來，實現(xiàn)豐產(chǎn)、高效、生態(tài)、綠色的生產(chǎn)目標，值得進一步研究。